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激光毛化6061铝合金与PEEK的搅拌摩擦搭接焊工艺及其接头性能

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中国有色金属学报 2024年

作者：许嘉熇李红军浙江理工大学机械工程学院

首先本研究使用激光毛化技术对铝合金进行表面处理，通过摩擦搭接焊实现了与PEEK的高质量连接。采用正交试验，研究了旋转速度、焊接速度和下压量对接头拉伸剪切性能的影响，确定了最佳工艺参数，并通过观察接头界面微观形貌阐述了连接... 详细信息

首先本研究使用激光毛化技术对铝合金进行表面处理，通过摩擦搭接焊实现了与PEEK的高质量连接。采用正交试验，研究了旋转速度、焊接速度和下压量对接头拉伸剪切性能的影响，确定了最佳工艺参数，并通过观察接头界面微观形貌阐述了连接机理。研究结果表明，对于焊接工艺，旋转速度对焊接接头质量的影响最为显著，其次是焊接速度，下压量铝合金的影响相对较小；确定了最佳工艺参数组合，即旋转速度为1000 r/min、焊接速度为70 mm/min、下压量为0.2 mm。在此工艺参数下，进行拉伸试验，接头的拉伸剪切力和强度分别可达到3749.10 N和14.99 MPa，接头在靠近PEEK端断裂，表明激光毛化接头具有良好的界面强化能力。此外，通过微观结构分析，6061/PEEK连接不仅存在机械嵌合，还存在化学键合作用，生成了新化学键Al-O-C，有助于接头强度的提高。

关键词：摩擦搭接焊 6061/聚醚醚酮(PEEK)混合接头激光毛化正交试验设计连接机理

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激光毛化微凸形模具钢表面摩擦磨损性能研究

摩擦学学报 2009年第5期29卷 475-480页

作者：符永宏李成冬华希俊米涛倪健江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

采用调Q灯泵浦YAG激光器,对模具钢试件表面进行了不同尺寸和分布的微凸体形貌激光毛化加工.在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上,进行了模具钢试件不同激光毛化表面形貌之间以及与光滑模具钢试件的摩擦磨损性能对比试验研究.结果表明:在... 详细信息

采用调Q灯泵浦YAG激光器,对模具钢试件表面进行了不同尺寸和分布的微凸体形貌激光毛化加工.在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上,进行了模具钢试件不同激光毛化表面形貌之间以及与光滑模具钢试件的摩擦磨损性能对比试验研究.结果表明:在模拟冷冲拉延模具低速重载的工况条件下,不同激光毛化微凸体形貌模具钢在摩擦系数和体积磨损量存在一定的差异,且与未毛化模具钢试样相比,其摩擦系数变大,体积磨损量减小.随着微凸体直径、间距的增大,模具钢表面摩擦系数相应减小,体积磨损量亦逐渐减小.说明激光毛化技术可用于优化模具复杂型面的摩擦特性.

关键词：激光毛化微凸体模具钢摩擦磨损性能

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激光毛化对3003铝合金织构及性能的影响

材料热处理学报 2009年第3期30卷 111-114页

作者：蔡春波吉泽升王国军张华军哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040 东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150060

采用不同粗糙度的YAG激光毛化冷轧辊对3003铝合金板进行不同变形量的冷轧,利用取向分布函数(Orientation Distribution Functions)探讨了采用激光毛化冷轧辊轧制条件下3003铝合金变形织构随冷轧变形量的变化过程。结果表明:经激光毛化... 详细信息

采用不同粗糙度的YAG激光毛化冷轧辊对3003铝合金板进行不同变形量的冷轧,利用取向分布函数(Orientation Distribution Functions)探讨了采用激光毛化冷轧辊轧制条件下3003铝合金变形织构随冷轧变形量的变化过程。结果表明:经激光毛化辊轧制后的铝板,其强度与普通板接近,但塑性高于普通板。采用激光毛化辊轧制在样品中产生相对较强的S织构{123}〈634〉,其强度随冷轧变形量增加而增强。在90%变形量时,样品中产生较强的旋转立方取向{001}〈110〉,随着变形量的增加,此旋转立方取向的强度逐渐减少并消失。样品中还含有少量的Cu织构、Brass织构及少量的Goss织构组分。

关键词：激光毛化 3003铝合金冷轧变形量织构

激光毛化表面温度与应力的数值模拟与实验研究

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材料热处理学报 2008年第4期29卷 181-184页

作者：刘红斌万大平胡德金上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

利用有限元法对脉冲激光毛化过程的温度场、应力场进行了数值模拟,研究了不同激光参数对表面温度场与应力的影响,计算并讨论了温度梯度的影响,数值计算结果通过实验进行检验。结果表明,激光功率对不同深度处点的最高温度和温度梯度有决... 详细信息

利用有限元法对脉冲激光毛化过程的温度场、应力场进行了数值模拟,研究了不同激光参数对表面温度场与应力的影响,计算并讨论了温度梯度的影响,数值计算结果通过实验进行检验。结果表明,激光功率对不同深度处点的最高温度和温度梯度有决定性的作用,深度方向的温度梯度远大于其它两个方向的温度梯度。另外,提高基体预热温度能降低毛化点表面的温度梯度,有效降低表面的残余应力。在激光毛化光路设计中,利用脉冲激光对毛化点进行预热非常有必要。温度与应力的计算结果与实验基本一致。

关键词：激光毛化温度场应力温度梯度

激光毛化对铝/钢电弧熔钎焊接头界面与性能的影响

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焊接学报 2020年第5期41卷 25-29,I0002页

作者：石玗梁琪张刚李广兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

使用高性能铝/钢焊接件是汽车轻量化一直追求的目标.针对铝/钢接头界面脆性金属间化合物层导致接头性能较差并限制其应用的问题,采用小功率激光毛化处理工艺改变钢表面微观形貌,开展铝上钢下的TIG熔钎焊试验.通过扫描电镜观察分析了接... 详细信息

使用高性能铝/钢焊接件是汽车轻量化一直追求的目标.针对铝/钢接头界面脆性金属间化合物层导致接头性能较差并限制其应用的问题,采用小功率激光毛化处理工艺改变钢表面微观形貌,开展铝上钢下的TIG熔钎焊试验.通过扫描电镜观察分析了接头界面金属间化合物层的形态与分布,研究了激光毛化线间距对液态铝在钢表面润湿铺展行为及接头钎接界面金属间化合物形态与分布对接头力学性能的影响规律.结果表明,钢表面经毛化处理后,液态铝在其表面的润湿铺展性能变差,但接头钢侧界面由平直状态变为凹槽锯齿状弯曲状态,使铝钢反应接触面积增大、机械咬合作用增强,同时凹槽对裂纹的扩展起到阻断作用,提高了接头的力学性能.金属间化合物分布呈现出由沿界面均匀连续性分布变为凹槽内数量较多的非均匀分布特征.当线间距为130μm时,接头平均抗拉剪强度达到85.8 MPa.

关键词：铝/钢焊接激光毛化金属间化合物界面微观结构力学性能

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激光毛化表面的摩擦学性能实验研究

中国机械工程 2011年第19期22卷 2269-2274页

作者：符永宏施余峰华希俊孙东成张宗涛江苏大学镇江212013

采用优化的激光工艺参数和相应辅助工艺措施,利用调Q灯泵浦Nd:YAG激光器加工出不同几何尺寸和分布的球冠状激光毛化形貌。在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上进行了不同尺寸和分布的激光毛化形貌与光滑试样表面的摩擦学对比实验研究。研... 详细信息

采用优化的激光工艺参数和相应辅助工艺措施,利用调Q灯泵浦Nd:YAG激光器加工出不同几何尺寸和分布的球冠状激光毛化形貌。在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上进行了不同尺寸和分布的激光毛化形貌与光滑试样表面的摩擦学对比实验研究。研究结果表明:在三种工况下,激光毛化试样的摩擦因数明显大于光滑试样的摩擦因数,其中,在高速轻载工况下,微凸体间距为1300μm的试样比光滑试样的摩擦因数大2.25倍;摩擦因数随着激光毛化形貌微凸体间距的减小而增大,间距为1300μm时摩擦因数最大,达到0.1192;摩擦因数与激光毛化微凸体直径成反比关系,而与微凸体的高度成正比关系;随着速度的不断增大,激光毛化表面动压效应增强,摩擦因数随之减小。

关键词：激光毛化微凸体球冠状摩擦因数

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激光毛化及该区域材料的力学性能试验

江苏大学学报（自然科学版） 2013年第2期34卷 206-211页

作者：符永宏符昊许华王忠领杨守军江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

为揭示激光参数及辅助工艺参数对毛化形貌的影响规律,研究毛化点区域材料的力学性能,对激光脉冲参数进行系统匹配试验.在Cr12试样上获得了火山口状、球冠状和W状毛化形貌;采用单因素轮换法,研究了辅助气体的类型、压力、角度及脉冲频率... 详细信息

为揭示激光参数及辅助工艺参数对毛化形貌的影响规律,研究毛化点区域材料的力学性能,对激光脉冲参数进行系统匹配试验.在Cr12试样上获得了火山口状、球冠状和W状毛化形貌;采用单因素轮换法,研究了辅助气体的类型、压力、角度及脉冲频率对球冠状形貌区域尺寸的影响;同时对火山口形貌区域材料的金相组织和显微硬度进行了观测和测量.结果表明:通过对激光参数和辅助工艺参数进行优化匹配,可以比较精确地控制毛化形貌的形状及其尺寸;氧气不利于球冠状形貌的形成,氮气不利于火山口状形貌的形成;毛化点材料组织为致密的针状马氏体,与基材相比,硬度提高了近3倍.

关键词：金相组织激光毛化工艺参数毛化形貌显微硬度

靶材表面粗糙度对GCr15钢表面激光毛化微突体形貌的影响

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摩擦学学报 2002年第6期22卷 477-480页

作者：刘莹陈大融何云峰岁波赵磊清华大学摩擦学国家重点实验室清华大学机械工程系北京100084

对不同粗糙度GCr15钢表面激光毛化微突体形貌的几何尺寸、金相组织及各区域表面显微硬度进行了分析.结果表明:粗糙钢表面对激光能量的吸收率高于镜面试样,因此粗糙表面激光毛化微突体的高度比镜面试样的略高;但粗糙表面微突体端部的淬... 详细信息

对不同粗糙度GCr15钢表面激光毛化微突体形貌的几何尺寸、金相组织及各区域表面显微硬度进行了分析.结果表明:粗糙钢表面对激光能量的吸收率高于镜面试样,因此粗糙表面激光毛化微突体的高度比镜面试样的略高;但粗糙表面微突体端部的淬火区组织会因金属蒸发而产生孔洞而降低表面的显微硬度,从而影响表面的耐磨性.为了得到较细化的金相组织而又不产生金属蒸发现象,在控制激光毛化参数条件下,应该尽可能地降低靶材的表面粗糙度,一般应保证Ra≤0.4μm.

关键词：靶材表面粗糙度 GCr15钢激光毛化微突体形貌汽车车身冲压钢板

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激光毛化对拉延模表面摩擦学特性的影响

激光技术 2010年第2期34卷 161-163,209页

作者：骆志高范彬彬郭啸栋陈堡磊庞朝利江苏大学机械工程学院镇江212013

为了对激光技术在拉延模表面的性能影响进行研究,从激光毛化微凸体形貌特征及拉延成形中摩擦行为特点的角度,研究了在拉延成形过程中,激光毛化表面的摩擦力及由微凸体接触摩擦系数和润滑摩擦系数组成的合成摩擦系数,建立了摩擦系数与表... 详细信息

为了对激光技术在拉延模表面的性能影响进行研究,从激光毛化微凸体形貌特征及拉延成形中摩擦行为特点的角度,研究了在拉延成形过程中,激光毛化表面的摩擦力及由微凸体接触摩擦系数和润滑摩擦系数组成的合成摩擦系数,建立了摩擦系数与表面微观形貌几何参量之间的映射关系模型,讨论了激光毛化形貌参量对表面摩擦系数的影响,并通过采用大量激光毛化摩擦学模拟实验验证该模型的准确性。结果表明,激光毛化改善了拉延模表面摩擦学特性,且该模型为进一步研究激光毛化在拉延成形中应用提供了理论依据。

关键词：激光技术激光毛化映射关系摩擦系数